蒸汽机是谁发明的?蒸汽机原理图

时间:2020-09-14 08:50:15       来源:科学杂谈高考加油站

相信看到这个标题,很多人都会以为小编脑子瓦特了,不是瓦特发明了蒸汽机吗? 我也相信大家都听过这个故事,瓦特小的时候,看见炉子上壶里的水沸腾了。蒸汽把壶盖顶了起来,瓦特从中受到启发,长大后发明了蒸汽机,成为著名的发明家。好像说得有点简单了,但其实蒸汽机并不是瓦特发明的,当然他对于蒸汽机的发展是具有重大贡献的。

要说是蒸汽顶起壶盖的故事,还真有这么个人,他是法国的物理学家丹尼斯巴本,他也是受这个事件的启发,制作了第一台蒸汽机的工作模型。

第一台利用于蒸汽机原理造出来的、有实用价值的是蒸汽提水机,由萨弗里在1698年研制成功的,他将一个蛋形容器先充满蒸汽,然后关闭进气阀,在容器外喷淋冷水进行冷却,使容器内由于蒸汽冷凝而形成真空,此时,打开进水阀,矿井底的水就会受到大气压力的作用经水管吸入容器中。

后来,纽科门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机,用来驱动独立的提水泵,如下图所示。

纽科门蒸汽机将蒸汽引入汽缸后阀门被关闭,然后冷水撒入汽缸,蒸汽凝结时造成真空,活塞另一面的空气推动活塞,这样蒸汽机的活塞就可以进行反复运动了,但是,这种蒸汽机的热效率很低,这主要是由于蒸汽进入气缸时,在刚被水冷却过的汽缸壁上冷凝而损失掉大量热量。

1957年的时候,瓦特到拉斯格大学当实验员,专门制作和修理教学仪器。1763年的这么一天,有人送到大学里的一台蒸汽机要瓦特负责修理,然后瓦特就开始了开挂的人生。

瓦特一生对蒸汽机进行了一系列的改进,在这呢,我认为最重要的发明主要就是下面两个。

首先是瓦特改进了纽科门蒸汽机的效率问题,即具有分离冷凝器的蒸汽机,原理如下图所示,使得效率提高了3倍以上。

后来,他又把直线往复运动转换为了旋转运动,但这个时候的蒸汽机,应该还是没有办法大规模应用,原因是这个时候的蒸汽机很容易出现不可控的现象。比如,煤加多,造成飞车等。

因此,后来瓦特又发明了下面的结构。

不知道大家从动图上能不能看清楚,咱们先来看一下下面这张图的原理。

比如,当蒸汽机速度过快时,飞锤的转速也会增加,然后就抬高套筒,经过杠杆后,使得阀门下降,蒸汽进气量减小后,蒸汽机的转速就会下降。其实学过自动控制的应该都懂,这是负反馈的原理,一会儿我们举个例子来讲什么是负反馈,经此改进后,蒸汽机可以进行速度控制了,也就是可以实现一个相对稳定的输出速度,然后第一次工业革命也就正式拉开序幕了。

简单聊下负反馈,很多人可能会说,我没学过自动控制,我不懂负反馈,其实不然,每个人每天其实都有负反馈的事儿发生,比如吃饭,你吃一口饭,从统计学上来讲,一定是这一口不如上一口好吃,直到你感觉饭难吃到吃不吃均可,你就不吃了,如果是正反馈,每次都是下一口更好吃,那么多少人可能都会撑到,健胃消食片可能也就更火了。

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